(57)【要約】【課題】  トンネル内でもトンネル外でも分りやすい３Ｄグラフィック表示が行え、使用者が違和感を覚えることがないカーナビゲーションシステムを提供する。【解決手段】  自車の現在位置を測位し、地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用いて自車の現在位置周辺の３Ｄ地図情報を作成し、ディスプレイに３Ｄグラフィック表示を行うカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、３Ｄグラフィック表示における視点位置を変化させ、トンネル内走行時における視点位置９２が、トンネル外走行時の視点位置９１より低くなるようにする。【選択図】      図２
2005326358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の３Ｄ地図情報を作成する３Ｄ地図情報作成手段と、上記３Ｄ地図情報に基き３Ｄグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記３Ｄグラフィック表示における視点位置が変化するように上記３Ｄ地図情報作成手段を制御し、トンネル内走行時における視点位置が、トンネル外走行時の視点位置より低くなるようにする視点制御手段を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
【請求項２】
視点制御手段は、トンネル外走行時の視点位置を自車位置後方に配置し、トンネル内走行時には上記視点位置をトンネル外走行時の視点位置より低くすると共に、自車位置後方で、かつトンネル外走行時より前方に変化させることを特徴とする請求項１記載のカーナビゲーションシステム。
【請求項３】
視点制御手段は、トンネル外用の視点位置情報とトンネル内用の視点位置情報とを保持し、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、視点位置を徐々に変化させることを特徴とする請求項１または２記載のカーナビゲーションシステム。
【請求項４】
視点制御手段は、トンネル外用の視線方向情報と、トンネル内用の視線方向情報とを保持し、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、上記視線方向を徐々に変化させることを特徴とする請求項３記載のカーナビゲーションシステム。
【請求項５】
視点制御手段は、自車位置の前方一定の距離の位置を注視点とし、視点位置を徐々に変化させる際に、上記注視点を一定として視点位置を変化させることを特徴とする請求項３記載のカーナビゲーションシステム。
【請求項６】
視点制御手段は、視点位置を徐々に変化させる際に、自車の位置が常に一定の位置に表示されるように制御することを特徴とする請求項３記載のカーナビゲーションシステム。
【請求項７】
視点制御手段は、視点位置を徐々に変化させる際に、トンネル外用の視点位置情報とトンネル内用の視点位置情報との間で線形に補間することにより視点位置を変化させることを特徴とする請求項３記載のカーナビゲーションシステム。
【請求項８】
視点制御手段は、視点位置を徐々に変化させる際に、移動平均を用いて視点位置を変化させることを特徴とする請求項３記載のカーナビゲーションシステム。
【請求項９】
視点制御手段は、視点位置を徐々に変化させる際に、トンネル外用の視点位置情報とトンネル内用の視点位置情報との間で所定のテーブルを用いて補間することにより視点位置を変化させることを特徴とする請求項３記載のカーナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄグラフィック表示を用いたカーナビゲーションシステムに関するものであり、特にトンネル内外での表示に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄグラフィック表示を用いたカーナビゲーション（以下、カーナビと記す。）システムにおいて、運転中のクルージングビューをカーナビ上で模擬しようとする場合、その視点位置は自車位置、視線方向は水平前方方向に設定される。しかし、カーナビ上で必要となる情報は単に運転中のビューを模擬するのみではなく、周辺に目的の店舗がないかなど、周辺の多くの情報が要求され、前方の情報を有効に表示することが求められる。しかしながら、前述の視点位置及び視線方向で３Ｄグラフィック表示を行うと、視線方向が水平方向なので地図情報は画面の下半分のみに表示され、上半分は空となる。また視点位置が低いため画面上に地図情報が有効に表示されない、という欠点がある。また、視点位置が自車位置であるためカーナビで必要となる自車位置は画面上に表示されず、地図上のどの場所に自分が位置するかを把握することが困難になる、といった欠点も有する。そのため３Ｄグラフィック表示を用いたカーナビシステムにおいては、一般に自車位置の後方で、かつ実際の運転者の視点よりも高い位置に視点位置を配置し、さらに視線方向は自車位置の前方一定の距離の位置に注視点を配置することでこれらの欠点を解決しており、注視点近辺の情報が画面の中心付近に配置され、注視点周辺の広範囲の情報が表示できるようになる。また、自車位置を画面上に表示することが可能となる。
しかしながら、上記のような視点位置の設定、及び注視点の設定によって、トンネル外のような開けた道路を走行している場に合は問題がないが、トンネル内では視点位置がトンネル外（トンネル上方）に位置することになり、道路情報を表示することができないため、その見づらさが問題となっていた。これを解消するものとして、トンネル外では立体表示を行い、トンネル周辺においては表示を立体表示より平面図表示へ切り替える方法が提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６１９６９号公報（第３−４頁、図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のカーナビシステムにおいて常に道路情報を分かりやすく表示するために、トンネル周辺で画面の表示を上記のように切り替える方法では、画面の表示が立体表示から平面表示へと大きく切り替わるので、使用者が違和感を覚えるなどの問題点があった。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、使用者が違和感を覚えないように３Ｄグラフィック表示を維持しながら、トンネル内外でもそれぞれ分りやすい表示が行えるカーナビシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るカーナビシステムは、自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の３Ｄ地図情報を作成する３Ｄ地図情報作成手段と、上記３Ｄ地図情報に基き３Ｄグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記３Ｄグラフィック表示における視点位置が変化するように上記３Ｄ地図情報作成手段を制御し、トンネル内走行時における視点位置が、トンネル外走行時の視点位置より低くなるようにする視点制御手段を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のカーナビシステムにおいては、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、３Ｄグラフィック表示における視点位置を変化させ、トンネル内走行時における視点位置が、トンネル外走行時の視点位置より低くなるようにして３Ｄグラフィック表示を行うので、トンネル内外共に、分りやすい表示を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるカーナビシステムを示す構成図であり、図１（ａ）は本実施の形態の構成図、図１（ｂ）は従来装置の構成図である。図１において、３Ｄグラフィック表示を行うカーナビシステムは、自車の現在位置を測位する自車位置測位手段１と、地図情報を記憶する地図データ記憶手段３と、地図データ記憶手段３に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の３Ｄ地図情報を作成する３Ｄ地図情報作成手段２、２０と、作成した３Ｄ地図情報に基き３Ｄグラフィック表示を行うディスプレイ４とを備えている。なお、上記３Ｄ地図情報作成手段２、２０は、所定の視点位置と所定の視線方向、または所定の視点位置と所定の注視点位置に対する３Ｄ地図情報を作成するように構成されている。
本実施の形態のカーナビシステムは、上記構成に加え、さらに道路情報入力手段５１と、視点変更手段５２とからなる視点制御手段５を有しており、上記視点制御手段５は自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、３Ｄグラフィック表示における視点位置が変化するように３Ｄ地図情報作成手段２を制御し、トンネル内走行時における視点位置が、トンネル外走行時の視点位置より低くなるように制御している。図１（ｂ）に示す従来のものでは、視点制御手段５がなく、視点位置は常に一定である。
【０００９】
図２はこの発明の実施の形態１によるカーナビシステムの動作を説明する図であり、視点位置の制御を説明する図である。図２（ａ）は斜めからの図、図２（ｂ）は側面からの図である。
次に図１、図２に基いて本実施の形態の動作を説明する。
自車位置測位手段１により自車位置が測定され、３Ｄ地図情報作成手段２は自車の現在位置周辺の３Ｄ地図情報を作成してディスプレイ４に表示する。視点制御手段５はトンネル外用の視点位置情報（Ｈ１）とトンネル内用の視点位置情報（Ｈ２）とを保持しており、図２に示すように、道路６上にトンネル７があり、自車が矢印８で示す方向に進行している場合に、道路情報入力手段５１は、測位手段１及び地図データ記憶手段３からの情報より自車位置がトンネル内かトンネル外かを判断し、視点変更手段５２は、トンネル外を走行している場合は３Ｄグラフィック表示における視点位置を運転者の視点よりも高い視点位置（高さＨ１）９１にし、トンネル内を走行している場合は視点位置をＨ１より低い視点位置（高さＨ２）９２に変更する。トンネル７を出る時にも同様にして、道路情報入力手段５１により自車位置を判断し、視点変更手段５２により視点位置を視点位置（高さＨ２）９２より視点位置（高さＨ１）９１に変更する。
【００１０】
なお、本実施の形態において、視点位置をトンネルの内外で変化させたが、視線方向に関しても、トンネル外用の視線方向情報とトンネル内用の視線方向情報とを保持し、トンネル内とトンネル外とで視線方向を切り替えるようにするとよい。例えば、トンネル外では自車位置の前方一定の距離の位置に注視点がくるようにして、注視点近辺の情報が画面の中心付近に配置されるようにし、トンネル内では視線方向を実際の運転者と同じ水平方向に近い視線方向とすることで、より実体感のある表示とすることが可能となる。
【００１１】
以上のように、本実施の形態によれば、トンネル外もトンネル内も常に３Ｄグラフィック表示による地図表示を行っているので、使用者が違和感を覚えることがない表示が実現できる。また、トンネル外のような開けた場所では、広い範囲の地図表示を行って自車位置周辺の多くの情報を提供し、トンネル内のような必要とされる周辺情報が少ない場合は、分岐、合流など、トンネル内で必要とされる情報のみ表示するようにして余分な情報を表示することのないシステムが得られる。その結果、走行の安全性が増す。
【００１２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるカーナビシステムの動作を説明する図である。本実施の形態では、自車の現在位置がトンネル入口７１から所定距離Ｌ１後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間に、視点位置が視点位置（高さＨ１）９１より視点位置（高さＨ２）９２に徐々に変化し、トンネル出口近傍よりトンネル出口７２から所定距離Ｌ２前方に到達するまでの間に、視点位置が視点位置（高さＨ２）９２より視点位置（高さＨ１）９１に徐々に変化するようにしたものである。
上記期間における視点位置９３の高さは、Ｈ１とＨ２との間で線形に補間すれば、容易に中間位置の高さを求めることができる。
図４及び図５は自車位置１０から見た相対的な視点位置の変化を示しており、図４はトンネル入口前方の一定距離Ｌ１における視点位置の変化、図５はトンネル出口後方の一定距離Ｌ２における視点位置の変化を示している。図４においては、トンネル外の視点位置９１から視点位置９３を経由してトンネル内の視点位置９２へ、図５においては、トンネル内の視点位置９２から視点位置９３を経由してトンネル外の視点位置９１へ変化している。
【００１３】
このようにすれば、実施の形態１では瞬時に視点位置が変更されていたのが、徐々に変わることになり、よりスムースな動画的表示が可能となる。
【００１４】
なお、上記実施の形態において、視点位置をトンネルの内外で徐々に変化させたが、視線方向に関しても、トンネル内とトンネル外とで視線方向を変え、視点位置の変化にあわせて、視線方向も同様に、徐々に変化させるとよい。上記視線方向の変更は、同様にトンネル内外での視線方向を線形に補間することにより、容易に中間位置の視線方向を求めることができる。これにより、注視点方向を大きく変えることなく、よりスムーズな表示が可能となる。
【００１５】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるカーナビシステムの動作を説明する図である。実施の形態１、２においては、トンネル内外で視点位置を上下に変更するが、その際、上記視点位置は常にトンネルの内外で自車位置１０の真上にあるものを示した。本実施の形態では、トンネル内外で視点位置を上下に変更させるのみならず、前後にも変更している。図６は視点位置の軌跡を示したものであり、あらかじめトンネル外の視点位置９１を自車位置１０の後方かつ上方に設定しておき、トンネル７に入る前の一定距離Ｌ１の間、徐々に視点位置９３を前方かつ下方へ移動し、視点位置９２に変更する。またトンネル７を出た後は、視点位置９２より徐々に視点位置９３を後方かつ上方へ戻し、視点位置９１に変更する。
図７及び図８は自車位置１０から見た相対的な視点位置の変化を示しており、図７はトンネル入口前方の一定距離Ｌ１における視点位置の変化、図８はトンネル出口後方の一定距離Ｌ２における視点位置の変化を示している。図７においては、トンネル外の視点位置９１からトンネル内の視点位置９２へ、図８においては、トンネル内の視点位置９２からトンネル外の視点位置９１へ変化している。
【００１６】
このようにすることにより、トンネル外では自車位置を常に画面上に表示し、自車位置を含む広範囲の情報を表示することができ、更に、トンネル内においては自車位置に近い視点で表示し、臨場感のある動画効果が得られる。また、トンネル内では分岐や合流など道路状況を分りやすく提示することができる。
【００１７】
なお、上記実施の形態ではトンネル内の視点位置９２を、自車位置１０の直上で、視点位置９１より低い位置に設定したが、トンネル内でも視点位置は、自車位置１０のやや後方で、トンネル外走行時より前方に設定することにより、トンネル内でも自車位置が表示され、地図上のどの場所に自分が位置するかを容易に把握すること可能となる。
【００１８】
また、上記実施の形態では、視点位置がトンネル出入口付近で徐々に変化するものを示したが、実施の形態１の場合のように、トンネルの出入口で視点位置を切り替えるものにおいても、トンネル外走行時の視点位置を自車位置後方に配置し、トンネル内走行時には上記視点位置をトンネル外走行時の視点位置より低くすると共に、自車位置後方で、かつトンネル外走行時より前方に変化させることにより同様の効果がある。
【００１９】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４によるカーナビシステムの動作を説明する図であり、自車位置１０から見た相対的な視点位置の変化を示している。図９において、視点位置はトンネル内外で徐々に変化し、トンネル外の視点位置９１は自車位置１０の後方かつ上方に設定され、トンネル７に入る前の一定距離Ｌ１の間、徐々に視点位置９３を前方かつ下方へ移動し、視点位置９２に変更する。視点位置９２は自車位置１０のやや後方で、トンネル外走行時より前方に設定されている。また、トンネル７を出た後は、視点位置９２より徐々に視点位置９３を後方かつ上方へ戻し、視点位置９１に変更する。
また、本実施の形態においては、予め、注視点位置１１を自車位置１０の前方向一定距離Ｌ３、一定高さＨ３として設定しておき、視点位置が視点位置９１〜視点位置９３〜視点位置９２間で変動しても注視点位置１１は一定、即ち、自車と注視点との間の相対的な距離は一定であるようにしておく。こうすることで、視点位置を表す２つのパラメータ（自車位置の上方距離、自車位置の後方距離）のみで３Ｄグラフィック表示における視点を制御することが可能となり、視点制御プログラムの実装が容易となる。なお、視点位置９３を表す２つのパラメータ（自車位置の上方距離ｇ、自車位置の後方距離ｌ）を決定する際には、トンネル外用の視点位置９１を表す２つのパラメータ（自車位置の上方距離、自車位置の後方距離）とトンネル内用の視点位置９２を表す２つのパラメータ（自車位置の上方距離、自車位置の後方距離）との間で、各パラメータ毎にそれぞれ線形補間を行い決定すればよい。
また、本実施の形態では注視点を設定し、注視点近辺の情報が画面の中心付近に配置されるようにしているので、注視点周辺の広範囲の情報が表示できるようになる。
【００２０】
なお、図９においては、視点位置９１、９２の位置設定は実施の形態３に述べた例を示したが、これに限らず実施の形態２のものであってもよい。
【００２１】
実装の形態５．
上記実施の形態４においては、注視点を常に一定として視点位置９３を決定する際に、視点位置９１の位置情報と視点位置９２の位置情報との間で線形補間を行って決定したが、注視点を常に一定として視点位置９３を決定する際に、視線位置９３における視線方向と自車方向のなす角度θが常に一定となるように視点位置９３を決定すれば、画面上の一定の位置に常に自車シンボルを表示できるようになる。図１０（ａ）（ｂ）はこのような制御方法を説明する図である。図１０（ａ）に示すようにθを定義する。また、図１０（ｂ）に示すように、自車位置をＰ（ｘｉ，ｙｉ）、注視点位置をＱ（ｘｔ，ｙｔ）とすると、ＰＱを弦としその弦を望む中心角を２θとする円弧上に視点位置９３を拘束すれば、視点位置９３と注視点位置Ｑとを結ぶ視線方向と、視点位置９３と自車位置Ｐとを結ぶ自車方向とのなす角は常にθとなる。視線方向を常にこの注視点位置Ｑに向け、上記拘束条件により視点位置９３を変更すれば、表示画面上で注視点位置Ｑ及び自車位置Ｐは常に一定の位置に表示される。
【００２２】
視点位置の制御について、図１０（ｂ）に基いてさらに詳細に説明する。
前記ＰＱを弦とし、その弦を望む中心角を２θとする円弧の中心をＯ（ｘｏ，ｙｏ）、半径をＲとすると、
【００２３】
【数１】
2005326358.tif 000003
【００２４】
と求めることができる。
一方、視点位置９３の高さをｙ、前後方向の位置をｘとし、視点位置９３を（ｘ，ｙ）で表すと、ｙに対する視点位置９３の前後方向の位置ｘは、
【００２５】
【数２】
2005326358.tif 000004
【００２６】
と求めることができる。
ｙとして、例えばトンネル外用の視点位置Ｈ１とトンネル内用の視点位置Ｈ２とに対して線形補間により決定されたｙを用い、このｙに対する視点位置９３の前後方向の位置ｘを上記各式より求めることにより、画面上での注視点位置及び自車位置を一定に保つことが可能となる。
【００２７】
このような方法で視点位置（ｘ，ｙ）９３を求めることで、視点位置変更を行なっても、表示画面上で自車位置や注視点位置が変わらないため、自然な視点位置変更が行なえる効果がある。
【００２８】
実施の形態６．
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）はこの発明の実施の形態６によるカーナビシステムの動作を説明する図である。視点位置９３の制御において、線形補間と同等の効果を表現できる手法として、移動平均を取る方法がある。本実施の形態はこの手法を用いるものである。
例えば、図１１に示すように、トンネル外の視点位置９１の高さをＨ１、トンネル内の視点位置９２の高さをＨ２、表示更新時間をΔｔ、進行経路線上の現在の自車位置をｘｎｏｗ、現在の走行速度をｓとし、一定速度で進行していると仮定すると、表示更新時間毎の自車位置ｘｎは、
ｘｎ＝ｘｎｏｗ＋（ｓ・Δｔ）・ｎ（ｎは整数）
で表現される。その自車位置列に現在の自車位置を挟んで一定の時間ウィンドウ（ｎ１，ｎ２）を設け、例えば図１１（ｂ）（ｃ）ではｎ１＝−１，ｎ２＝４とし、この時間ウィンドウ間の各点（ｘｎ）に対する視点位置の高さ（Ｈ（ｘｎ）：この値はｘｎの位置がトンネル内か外かによってＨ１あるいはＨ２のどちらかの値を取る）の平均を取り、その平均をその地点の視点位置高さＨｎｏｗとする。
Ｈｎｏｗ＝（Σ（ｎ１→ｎ２）Ｈ（ｘｎ））／（ｎ２−ｎ１＋１）
【００２９】
図１１（ｂ）は自車速度が速いとき、図１１（ｃ）は遅いときの時間ウインドウ、及び視点位置の高さＨｎｏｗを示しており、本方式によれば、その時の速度状況を視点位置９３の高さに反映できるようになり、例えばトンネル前後で渋滞状況などがあった場合にも、むやみに早い時点で視点位置が変更することを避けることができるようになる。
【００３０】
実装の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７によるカーナビシステムの動作を説明する図である。視点位置９３の制御において、視点位置９３の変換軌跡を、例えば図１２（ａ）に示すような表形式（テーブル）で記憶することも可能である。上記軌跡は図１２（ｂ）に示すような曲線を示し、滑らかで自然な視点位置変更が行なえる。
また、テーブルを用いることで、自由な曲線による軌跡が可能となり、さらに滑らかで、かつ曲線的表現によるアニメーション効果を出すことも可能となる。
【００３１】
また、上記テーブルに、軌跡上の移動速度情報を保持させれば、さらにダイナミックで柔軟な演出効果を出すことが可能となる。
また、上記テーブルに示す視線位置移動軌跡情報に、自車の横方向の座標位置や、注視点位置の情報を保持させることも可能であり、更に自由かつ表現力を持った表示が可能となる。
また、実施の形態５においては、視点位置を円弧上に拘束する際に数式的に処理するものを示したが、数式を用いず、本実施の形態のように、予めテーブルに視点位置の軌跡を記憶し、視点位置が円弧上に拘束されるようにしてもよい。このようにすることによって数値演算による算出時間が節約でき、高速な表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１によるカーナビシステムを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるカーナビシステムの動作を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるカーナビシステムの動作を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係わる自車位置から見た相対的な視点位置の変化を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係わる自車位置から見た相対的な視点位置の変化を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるカーナビシステムの動作を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係わる自車位置から見た相対的な視点位置の変化を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係わる自車位置から見た相対的な視点位置の変化を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるカーナビシステムの動作を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態５によるカーナビシステムの動作を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態６によるカーナビシステムの動作を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態７によるカーナビシステムの動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  自車位置測位手段、２  ３Ｄ地図情報作成手段、３  地図データ記憶手段、４  ディスプレイ、５  視線制御手段、５１  道路情報入力手段、５２  視点変更手段、６  道路、７  トンネル、８  自車進行方向、９１、９２，９３  視点位置、１０  自車位置、１１  注視点位置。
【図１】
2005326358.tif 000005
【図２】
2005326358.tif 000006
【図３】
2005326358.tif 000007
【図４】
2005326358.tif 000008
【図５】
2005326358.tif 000009
【図６】
2005326358.tif 000010
【図７】
2005326358.tif 000011
【図８】
2005326358.tif 000012
【図９】
2005326358.tif 000013
【図１０】
2005326358.tif 000014
【図１１】
2005326358.tif 000015
【図１２】
2005326358.tif 000016